1、2變壓器為什么能改變電壓電能的開發(fā)與利用,第3章 電能的輸送與變壓器,目標(biāo)定位 1.了解變壓器的構(gòu)造及幾種常見的變壓器，理解變壓器的工作原理. 2.掌握理想變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系并能用它解決相關(guān)問題. 3.掌握理想變壓器的功率關(guān)系，并能推導(dǎo)出原、副線圈的電流關(guān)系. 4.了解我國電能開發(fā)與利用的現(xiàn)狀及前景.,內(nèi)容索引,知識探究,達(dá)標(biāo)檢測,知識探究,1,一、變壓器的原理及電壓與匝數(shù)的關(guān)系,把兩個沒有導(dǎo)線相連的線圈套在同一個閉合鐵心上，一個線圈通過開關(guān)連到交流電源的兩端，另一個線圈連到小燈泡上(如圖1所示).,答案,圖1,(1)小燈泡能發(fā)光嗎？為什么？,能發(fā)光，當(dāng)左邊線圈加上交變電壓時，左邊線圈中

2、就有交變電流，它在鐵心中產(chǎn)生周期性變化的磁場，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知，在左、右線圈中都要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，右線圈作為電源給小燈泡供電，小燈泡就會發(fā)光.,(2)若小燈泡發(fā)光，那么小燈泡兩端電壓與什么因素有關(guān)？,答案,圖1,(3)若將原線圈接到恒定的直流電源上，小燈泡亮不亮？分析討論原因.,答案,圖1,不亮.原線圈接到恒定直流電源上，通過原線圈的電流的大小、方向均不變，它產(chǎn)生的磁場通過副線圈的磁通量不變，因此在副線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，副線圈兩端沒有電壓，所以小燈泡不亮.,1.變壓器的構(gòu)造：閉合鐵心、與 相連接的線圈叫原線圈(匝數(shù)用n1表示，又叫做)、與 相連的另一個線圈叫副線圈(匝數(shù)用n2表示

3、，又叫做 )，兩個線圈都繞在 上. 2.變壓器的工作原理是 .因此變壓器只對 的電流起作用，對 電流不起作用.(后兩空填“變化”或“恒定”),交流電源,負(fù)載,恒定,初級線圈,閉合鐵心,次級線圈,電磁感應(yīng),變化,3.變壓器中的電壓關(guān)系,4.變壓器 (填“能”或“不能”)改變交變電流的頻率. 5.原、副線圈的地位 (1)原線圈在其所處回路中充當(dāng)負(fù)載. (2)副線圈在其所處回路中充當(dāng) .,不能,電源,例1(多選)關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說法正確的是 A.通過正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變 B.穿過原、副線圈的磁通量在任何時候都相等 C.穿過副線圈磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 D.

4、原線圈中的電流通過鐵心流到了副線圈,答案,解析,BI，由于面積S不變，故I，A錯誤. 因理想變壓器無漏磁，故B、C正確.原線圈中的電能轉(zhuǎn)化為磁場能又轉(zhuǎn)化為電能，故D錯.,二、理想變壓器中的功率及電流關(guān)系 1.什么是理想變壓器？理想變壓器輸入與輸出功率有什么關(guān)系？,答案,理想變壓器的理想化條件一般指的是：忽略原、副線圈內(nèi)阻上的分壓，忽略原、副線圈磁通量的差別，忽略變壓器自身的能量損耗.所以理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，即P入P出.,2.若只有一個副線圈時，原、副線圈中的電流與匝數(shù)有什么關(guān)系？,答案,由能量守恒定律知P入P出，即U1I1U2I2.,3.若有多個副線圈時，電流與匝數(shù)間的關(guān)系是什么

5、？,答案,若有多個副線圈P1P2P3，即U1I1U2I2U3I3 將U1U2U3n1n2n3代入得 n1I1n2I2n3I3,1.理想變壓器的特點： (1)變壓器鐵心內(nèi)無 ；無 損失. (2)原、副線圈不計 ，即無能量損失. 實際變壓器(特別是大型變壓器)一般可以看成理想變壓器. 2.功率關(guān)系： .,漏磁,發(fā)熱,內(nèi)阻,P入P出,3.電流關(guān)系： (1)若只有一個副線圈時I1U1 ，即 . (2)若有多個副線圈時I1U1 _ 得I1n1 .,I2U2,I2U2,I2n2,I3U3,I3n3,例2理想變壓器連接電路如圖2甲所示，已知原、副線圈匝數(shù)比為101，當(dāng)輸入電壓波形如圖乙時，電流表讀數(shù)為2 A

6、，則 A.電壓表讀數(shù)為282 V B.電壓表讀數(shù)為28.2 V C.輸入功率為56.4 W D.輸入功率為40 W,圖2,答案,解析,三、幾種常見的變壓器 1.自耦變壓器如圖3所示，鐵心上只繞有一個線圈，低壓線圈是高壓線圈的一部分，既可以作為升壓變壓器使用，也可以作為降壓變壓器使用.,圖3,2.電壓互感器、電流互感器 (1)構(gòu)造：小型變壓器，如圖4所示. (2)接法：電壓互感器原線圈并聯(lián)在 高壓電路中，副線圈接電壓表；電 流互感器原線圈串聯(lián)在被測電路中， 副線圈接電流表.為了安全，外殼和副線圈應(yīng)接地. (3)作用：電壓互感器可將高電壓變?yōu)榈碗妷?，通過測量低電壓，計算出高壓電路的電壓，電流互感器

7、將大電流變成小電流，通過測量小電流，計算出被測電路中的大電流.,圖4,例3(多選)圖5甲、乙是配電房中的互感器和電表的接線圖，下列說法中正確的是 A.線圈匝數(shù)n1n2，n3n4 C.甲圖中的電表是電壓表，輸出端不可短路 D.乙圖中的電表是電流表，輸出端不可斷路,圖5,答案,解析,題圖甲中的原線圈并聯(lián)在電路中，為電壓互感器，是降壓變壓器，n1n2，題圖甲中的電表為電壓表；題圖乙中的原線圈串聯(lián)在電路中，為電流互感器，是升壓變壓器，n3n4，題圖乙中的電表為電流表，故選項C、D正確.,四、理想變壓器中各量的制約關(guān)系和動態(tài)分析 1.變壓器工作時的制約關(guān)系,(2)功率制約：P出決定P入，P出增大，P入

8、；P出減小，P入 ； P出為0，P入為 .,增大,減小,0,2.對理想變壓器進(jìn)行動態(tài)分析的兩種常見情況 (1)原、副線圈匝數(shù)比不變，負(fù)載電阻變化，進(jìn)行動態(tài)分析的順序是RI2P出P入I1； (2)負(fù)載電阻不變，匝數(shù)比變化進(jìn)行動態(tài)分析的順序是n1、n2U2I2P出P入I1.,例4(多選)如圖6所示，理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表，副線圈匝數(shù)可以通過滑動觸頭Q來調(diào)節(jié)，在副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動變阻器R，P為滑動變阻器的滑動觸頭.在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電，則 A.保持Q的位置不動，將P向上滑動時， 電流表讀數(shù)變大 B.保持Q的位置不動，將P向上滑動時， 電流表讀數(shù)變小 C

9、.保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表讀數(shù)變大 D.保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表讀數(shù)變小,答案,解析,圖6,達(dá)標(biāo)檢測,2,1.(對理想變壓器原理的理解)如圖7所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比n1n241，當(dāng)導(dǎo)線在平行導(dǎo)軌上勻速切割磁感線時，電流表 的示數(shù)是12 mA，則副線圈中電流表 的示數(shù)是 A.3 mA B.48 mA C.零 D.與R阻值有關(guān),1,2,3,4,當(dāng)導(dǎo)線在平行導(dǎo)軌上勻速切割磁感線時，產(chǎn)生的電流是恒定的電流，不會使副線圈的磁通量變化，因而副線圈中無感應(yīng)電流，選項C正確.,答案,解析,圖7,2.(理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用)(多選)如圖8所示，將額定電壓為60 V

10、的用電器通過一理想變壓器接在正弦交變電源上.閉合開關(guān)S后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)的示數(shù)分別為220 V和2.2 A.以下判斷正確的是 A.變壓器輸入功率為484 W B.通過原線圈的電流的有效值為0.6 A C.通過副線圈的電流的最大值為2.2 A D.變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2113,圖8,答案,解析,1,2,3,4,1,2,3,4,3.(互感器的應(yīng)用)如圖9所示，L1和L2是高壓輸電線，甲、乙是兩只互感器，若已知n1n21 0001，n3n41100，圖中電壓表示數(shù)為220 V，電流表示數(shù)為10 A，則高壓輸電線的電功率為 A.2.2104 W B.2.

11、2102 W C.2.2108 W D.2.2105 W,答案,解析,圖9,1,2,3,4,由電流互感器知高壓輸電線中電流I1 000 A，由電壓互感器知U220103 V，則高壓輸電線的電功率PUI2.2108 W.,4.(理想變壓器中的動態(tài)分析)(多選)如圖10所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101，b是原線圈的中心抽頭，電壓表和電流表均為理想交流電表，從某時刻開始在原線圈兩端加上交變電壓u，其瞬時值表達(dá)式為u220 sin (100t) V，現(xiàn)把單刀雙擲開關(guān)與a連接，則 A.電壓表的示數(shù)為22 V B.流過滑動變阻器的電流的方向每秒改變100次 C.在滑動變阻器的觸頭P向上移動的過程中， 電壓表和電流表的示數(shù)均變大 D.若把單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時，保持滑動 變阻器的觸頭P不動，電壓表示數(shù)變大，電流表的示數(shù)變小,答案,解析,圖10,1,2,3,4,理想變壓器可以變壓、變流，但不改變功率和頻率；由交變電壓的表達(dá)式可知，該交變電壓的頻率為50 Hz，而產(chǎn)生交變電壓的線圈每轉(zhuǎn)一圈，其電流變向兩次，故B正確； 電壓表的讀數(shù)是有效值，根據(jù)理想變壓器的變壓比等于匝數(shù)比可